Sahifa 1 Radioaktivlik, radionuklidlar va nurlanish
Download 1.17 Mb.
|
1 Бекман Игорь. перевод
|
Sahifa 76
232Th (26Ne,> 3 1020), 231Pa (24Ne, (8.6-1015), 232U (24Ne, 3.4-1013), 35U (24Ne, 25Ne, 26Ne,> 1.41020), 236U (24Ne, 26Ne,> 6-1018), 235U (28Mg,> 9-1020), 236U (30Mg,> 6-1018), 237Np (30Mg,> 5-1019), 236Pu (28Mg, ~ 1,5 1014), 238Pu (28Mg, 30Mg, ~ 1.51018; 32Si, -6.5-1017), 240Pu (34Si,> 5-1016), 241Am (34Si,> 9-1016) (ichida chiqarilgan klaster va yarim umr, yillar). 103
5. IONlashtiruvchi RADIYATSIYA Ionlashtiruvchi nurlanish Katta Portlash bilan birga keldi rogo bizning koinotimiz mavjudligini 20 milliard yildan boshlab boshladi orqaga. O'sha vaqtdan beri radiatsiya kosmik pro-ni doimiy ravishda to'ldirib keladi yurish, shu jumladan bizning Yerimiz. Radioaktiv materiallar, ispus Har xil turdagi radiatsiyaning penetratorlari Yerning bir qismidir tug'ilish. Shaxsning o'zi radioaktivdir. Ushbu bobda biz ionlashtiruvchi asosiy turlarni ko'rib chiqamiz tabiiy va inson tomonidan yaratilgan radiatsiya, shuningdek ularning xususiyatlari va manbalar. 5.1. Ionlashtiruvchi nurlanish va uning maydoni Radiatsiya - bu umumlashtirilgan tushuncha. U har xil turlarni o'z ichiga oladi nurlanish, ularning ba'zilari tabiatda uchraydi, boshqalari olinadi jismoniy jihatdan. Radiatsiyaning muhim turi - ionlashtiruvchi nurlanish, ya'ni. nurlanish, uning atrof-muhit bilan o'zaro ta'siri ionlarning bir marta hosil bo'lishiga olib keladi belgilar. Ushbu turdagi nurlanish atomlarning fizik holatini o'zgartiradi. yoki atom yadrolari, ularni elektr zaryadlangan ionlarga aylantiradi yoki yadro reaktsiyalari mahsulotlari. U to'g'ridan-to'g'ri io-ga bo'linadi pasaytirish nurlanishi (zaryaddan iborat ionlashtiruvchi nurlanish uchun etarli bo'lgan kinetik energiyaga ega zarralar to'qnashuv) va bilvosita ionlashtiruvchi nurlanish (zaryadsiz zarralardan iborat ionlashtiruvchi nurlanish, usul to'g'ridan-to'g'ri ionlashtiruvchi nurlanishni va (yoki) sababni yaratishi mumkin yadroviy o'zgarishlarni amalga oshirish; bilvosita ionlashtiruvchi nurlanish mumkin neytronlar, fotonlar va boshqalardan iborat). Ionlashtiruvchi nurlanish turlaridan biri bu foton nurlanish (elektromagnit bilvosita ionlashtiruvchi nurlanish, shov-shuv atom yadrolarining energiya holatini o'zgartirganda yoki foton chiqadigan (elementar) zarralarni yo'q qilish) zarracha va to'lqin xususiyatlariga ega bo'lgan energiya zarrachasi: foton zaryad va massaga ega emas, lekin impulsga ega), xususan holatlarga quyidagilar kiradi: - gamma nurlanishi (yadro paytida paydo bo'ladigan foton nurlanishi zarrachalarning aylanishi yoki yo'q qilinishi); - xarakterli nurlanish (diskretli foton nurlanishi energiya paydo bo'lganda paydo bo'ladigan energiya spektri atom elektronlarining holatlari); - bremsstrahlung (zaryad chiqaradigan elektromagnit nurlanish zarrachaning elektr maydonida tarqalishi (sekinlashishi) paytida, uzluksiz energiya spektri bilan tavsiflanadi); - rentgen nurlanishi - torusdan iborat foton nurlanishi masalan, hosil bo'lgan miya va (yoki) xarakterli nurlanish tadbirlar, rentgen apparatlari. Orasidagi spektral hududni egallaydi 105
to'lqin uzunliklarida du gamma va ultrabinafsha nurlanish 10 "3 ^ 100 nm (10-12 ^ 10-5 sm). Energiya diapazoni 100 eV ^ 0,1 MeV. To'lqin uzunligi 0,2 nm dan kam bo'lgan rentgen nurlari qattiq, to'lqin uzunligi 0,2 nm dan ortiq - yumshoq rentgen nurlari. Ionlashtiruvchi nurlanishning yana bir turi korpuskulardir radiatsiya, ya'ni massasi boshqacha bo'lgan zarrachalardan iborat nurlanish nol (a-, P-zarralar, neytronlar va boshqalar). Ushbu turdagi nurlanish quyidagilarni o'z ichiga oladi: - alfa nurlanish (alfa zarralaridan iborat korpuskulyar nurlanish (4He yadrolari) yadro yoki yadrolarning radioaktiv parchalanishi paytida ajralib chiqadi reaktsiyalar, transformatsiyalar); - proton nurlanishi (spontan jarayonida hosil bo'lgan nurlanish neytron etishmaydigan atom yadrolarining o'zboshimchalik bilan parchalanishi yoki nur sifatida ion tezlatgichidan chiqishda; - neytron nurlanishi (ularni o'zgartiradigan neytronlar oqimi atom yadrolari bilan elastik va elastik bo'lmagan o'zaro ta'sirlarda energiya); - beta nurlanish (doimiy energiya bilan korpuskulyar nurlanish salbiy zaryadlangan elektronlardan tashkil topgan spektr (^ "- zarralar) yoki musbat zaryadlangan pozitronlar (? + - zarralar) va yadrolarning radioaktiv N-parchalanishidan kelib chiqadi yoki beqaror elementar zarralar. Bu Ep spektrining chegara energiyasi bilan tavsiflanadi; - yo'q qilinadigan nurlanish (yilda paydo bo'ladigan foton nurlanishi zarrachani va zarrachani yo'q qilish natijasida, masalan, o'zaro bog'liq holda P-elektroni va p + -pozitronning ta'siri); - monoenergetik ionlashtiruvchi nurlanish (ionlashtiruvchi nurlanish bir xil energiyadagi fotonlar yoki bir xil turdagi zarrachalardan tashkil topgan qiymat ha, xuddi shu kinetik energiya bilan). Aralash ionlashtiruvchi nurlanish ionlashtiruvchiga ishora qiladi har xil turdagi yoki zarrachalardan iborat nurlanish va fotonlar. Inson tomonidan yaratilganidan tashqari, tabiiy ionlashtiruvchi moddalar ham mavjud radiatsiya, masalan, deb tushuniladigan nurlanishning tabiiy fonini kosmik nurlanish natijasida hosil bo'lgan ionlashtiruvchi nurlanish va tabiiy taqsimlangan tabiiy radioaktiv nurlanish moddalar (Yer yuzasida, atmosfera yuzasida, mahsulotlarda oziq-ovqat, suv, inson tanasida va boshqalar). Radiatsiyani tavsiflash uchun bunday tushunchalar quyidagicha kiritiladi - ionlashtiruvchi nurlanish sohasi (makon-vaqt taqsimoti) ko'rib chiqilayotgan muhitda ionlashtiruvchi nurlanishning bo'linishi); - ionlashtiruvchi zarralar yoki fotonlar oqimi (ionlanish sonining nisbati uchun ushbu sirt orqali o'tadigan zarralar (fotonlar) dN vaqt oralig'i dt, ushbu intervalgacha: F = dN / dt);
vaqt oralig'i ¥ = d £ 7dt; - ionlashtiruvchi zarralar yoki fotonlarning oqim zichligi - nisbat ionlashtiruvchi zarralar oqimi yoki dF hajmga kirib boruvchi dF 106
elementar shar, markaziy kesma dS maydoniga bu soha: ^ = dF / dS = d2N / dtdS. (Zarralarning energiya oqimining zichligi xuddi shu tarzda tarqatiladi). - ionlashtiruvchi zarralar yoki fotonlarning ravonligi (ionlanish sonining nisbati elementar sharning hajmiga kirib boruvchi zarralar (fotonlar) dN ry, ushbu sharning markaziy kesimi dS maydoniga: F = dN / dS). - ionlashtiruvchi zarralarning energiya spektri (ionlanish taqsimoti) ularning zarralari). - foton nurlanishining samarali energiyasi - bunday fotonlarning energiyasi monoenergetik foton nurlanishi, nisbiy susayish bu ma'lum bir tarkibdagi va ma'lum bir qalinlikdagi absorberda monoenergetik bo'lmagan foton nurlanishi bilan bir xil. 5.2. Radiatsiya turlari Yuqorida aytib o'tganimizdek, ionlashtiruvchi nurlanish orasida ham bor massasi boshqacha bo'lgan zarrachalardan tashkil topgan korpuskulyar nurlanish nol va elektromagnit (foton) nurlanish. Korpuskulyar ionlashtiruvchi nurlanish o'z ichiga oladi a-nurlanish, elektron, proton, neytron va mezon nurlanishi niya. Korpuskulyar nurlanish, zaryadlangan soat oqimidan iborat kinetik energiyasi bo'lgan zarralar (a-, P-zarralar, protonlar, elektronlar) to'qnashuvda atomlarning ionlashishi uchun etarli, sinfga tegishli to'g'ridan-to'g'ri ionlashtiruvchi nurlanish. Neytronlar va boshqalar mentli zarralar to'g'ridan-to'g'ri ionlashmaydi, lekin atrof-muhit bilan ta'sir o'tkazish jarayoni zaryadlangan zarralarni chiqaradi (elektronlar, protonlar) muhit atomlari va molekulalarini ionlash qobiliyatiga ega ular orqali o'tadigan dy. Shunga ko'ra, korpuskulyar nurlanish zaryadsiz zarralar oqimidan iborat oqim bilvosita uo deb ataladi pasayayotgan nurlanish. Tabiiy a-nurlanish beqaror yadrolarga xosdir sariq elementlar, Z> 83 dan boshlanadi, ya'ni. tabiiy radionuklidlar uchun sun'iy ravishda olinadigan uran va toriy seriyalari, shuningdek transuranik elementlar. Alfa zarralarining tipik energiya spektri tabiiy radionuklidning parchalanishi paytida hosil bo'lgan Anjir. bitta. Parchalanish ehtimoli radioaktiv massa bilan bog'liq ona yadrosi a-zarracha massasi va qiz yadrosining a-parchalanishidan keyin. Dastlabki yadroning ortiqcha energiyasi yemirilgandan keyin u a-zarrachaning kinetik energiyasi va bola yadrosini qaytarish. Alfa zarralari qo'yiladi zaryadlangan geliy yadrolari - 24He, tipik kinetik energiya ~ 5 MeV (ularning umumiy energiyasining 0,13%) va yadrodan tezlikda uchib chiqadi -15000 km / s, bu yorug'lik tezligidan taxminan 0,05 marta ko'pdir. Unda 107
yo'l, ular elektronlarni tortib, muhitning kuchli ionlanishini hosil qiladi atomlarning orbitalari. Shakl: 1. Energiya spektrining misoli a-zarralar. Havodagi a-zarralar diapazoni 5-8 sm, v suv - 30 --- 50 mikron, metallarda - 10-20 mikron. Yorug'lik nurlari bilan ionlashtirilganda kimyoviy o'zgarishlar kuzatiladi holati va kristall tuzilishi buzilgan A-zarrachalarning 5- ° energiyasi, mev b o qattiq jismlarga sayohat. Ionlash natijalari havo ichidagi alkogolning to'yingan bug'lari havo o'tkazmaydigan joyda kuzatilishi mumkin u erda joylashtirilgan zaif a-radiatsiya manbai bo'lgan kamera: izlar hosil bo'lgan thning ingichka chiziqlari bo'ylab a-zarralar (izlar) aniq ko'rinadi ionlangan spirt atomlarida mana. A-zarracha orasidagi va yadroda elektrostatik repulsiya mavjud, yadro ehtimoli tabiiy radiokanal tomonidan chiqariladigan alfa zarralari ta'siridagi reaktsiyalar nuklidlar (maksimal energiya 8,78 MeV 214Ro uchun), juda kichik va yadrolar reaktsiya faqat yorug'lik yadrolarida (Li, Be, B, C, N, Na, Al) kuzatiladi radioaktiv izotoplar va neytronlarning hosil bo'lishi. Neytronlar yadro reaktsiyalarida (yadro reaktorlarida, yadro portlashlarida). Erkin neytron - bu beqaror, elektr energiyasidir jismonan neytral zarracha. Yuqorida aytib o'tilganidek, neytron yadro yordamida topilgan berilliyni a-zarrachalar bilan nurlantirishda paydo bo'ladigan reaktsiya: 9Be + 2He ^ 6C + Jn (bitta) Hozirgi vaqtda neytro hosil qilishning ko'plab usullari mavjud yangi Ularning xususiyatlari alohida bobda muhokama qilinadi. Neytronlar energiya jihatidan sezilarli farq qiladi. Ener uchun neytron nurlanishining hetik xarakteristikalari spektrdan foydalanadi neytronlar - neytronlarning tarqalishini tavsiflovchi funktsiya energiya. Odatda neytronlar spektri bir nechta mintaqalarga bo'linadi. tei. Ular harakat tezligiga qarab tasniflanadi: - energiyasi 1010 eV dan yuqori bo'lgan relyativistik neytronlar; - tez neytronlar, energiyasi 0,1 MeV dan yuqori (ba'zan> 1 MeV) - energiyasi 100 keV dan kam bo'lgan sekin neytronlar. yoki "harorat" bo'yicha: - energiyalari 0,025 dan 1 eV gacha bo'lgan epitermik neytronlar; - issiq neytronlar, energiyasi taxminan 0,2 eV; - energiyasi taxminan 0,025 eV bo'lgan termal neytronlar; - energiyasi 5 * 10-5 eV dan 0,025 eV gacha bo'lgan sovuq neytronlar; - juda sovuq neytronlar, energiyasi 2-10-7 ^ 5-10-5 eV; - energiyasi 2-10-7 eV dan kam bo'lgan ultrakold neytronlar. Tez neytronlar spektrining pastki chegarasi tanlangan, chunki energiyasi 0,8 MeV dan yuqori bo'lgan neytronlar 108
Download 1.17 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|